En 1876, Philippe Pétain est reçu 403e sur 412 à l'Ecole spéciale militaire de Saint-Cyr. Il en sort, en 1878 (Promotion De Plewna), 229e sur 386 élèves-officiers et choisit de servir dans l'infanterie.

Sa carrière est dès lors jalonnée de garnisons métropolitaines : Villefranche-sur-Mer, Besançon, Marseille, Amiens, Châlons-sur-Marne, Quimper, Saumur, Arras, Saint-Omer, Paris. Sous-lieutenant en 1878, il est lieutenant en 1883, capitaine en 1890, commandant en 1900, lieutenant-colonel en 1907 et colonel en 1910. Avancement relativement lent, imputable à une droiture de caractère peu compatible avec une époque où, comme le note Bainville, dans son Histoire de France, " la délation des "fiches" s'organisa contre les officiers qui allaient à la messe ". Pétain, lui-même, est fiché en 1903 : " Passé à l'Ecole de Guerre, inconnu, mais des renseignements nouveaux et sérieux le donnent comme professant des idées nationales et cléricales ".

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Sa première garnison, en 1878, est Villefranche-sur-Mer. Il sert au 24e bataillon de chasseurs à pied (BCP). Tireur d'élite, c'est un escrimeur que l'on dit l'égal d'un prévôt d'armes, et un marcheur infatigable doublé d'un cavalier de premier ordre. Il est, aux yeux des hommes de son unité, un rayonnant exemple. Il partage leurs exercices et leurs peines. Il apprend à mieux connaître ceux qui, dans leur grande majorité, sont, comme lui, d'origine terrienne. Il sait d'instinct que pour commander des hommes dont la vocation est de combattre, il faut les aimer, sinon les respecter.

Tel est le secret de celui qui sera successivement officier de troupe et d'état-major, général, généralissime, maréchal de France, puis chef d'Etat.

En 1883, il est affecté, à Besançon, au 3e BCP où il consacre ses moments de loisir à la préparation du concours d'entrée à l'Ecole supérieure de guerre. Il y est admis en 1888. Deux années studieuses lui permettront d'approfondir sa culture militaire, et de constater que la doctrine enseignée ne tient pas suffisamment compte de la puissance du feu et de la vulnérabilité de l'infanterie.

Promu capitaine en 1890, il est affecté à l'état-major du XVe Corps, à Marseille, où il est noté : " Silencieux, froid, calme, ennemi des résolutions trop promptes et procédant toujours par ordre ". Il rejoint, en 1891, le 29e BCP à Vincennes. En 1895, il est à l'état-major de Paris, d'où il sera muté, en 1899, au 8e BCP à Amiens.
Entre-temps, il a obtenu, en 1897, un brevet d'aérostier. C'est-à-dire qu'il appartient au cercle restreint des premiers hommes volants. Il sera bientôt, avec le colonel Barès et le général Duval, le promoteur de l'arme aérienne et de son intervention dans la bataille de surface.

Promu chef de bataillon en 1900, il est nommé instructeur à l'Ecole normale de tir à Châlons-sur-Marne. Son enseignement n'étant pas en accord avec les idées du commandant de l'Ecole, il est muté, en 1901, au 5e régiment d'infanterie (R.I.), à Paris, où, en qualité de professeur-adjoint à l'Ecole supérieure de guerre, il est chargé des cours de tactique appliquée d'infanterie. Il est alors fait chevalier de la Légion d'honneur.
Après une brève affectation au 104e R.I., il reprend en 1904 jusqu'en 1907 ses cours à l'Ecole supérieure de guerre. Nommé lieutenant-colonel en 1907, il est affecté à Quimper au 118e R.I.

Ses qualités de professeur ont été tellement appréciées qu'il est, de nouveau, affecté en 1908, à l'Ecole supérieure de guerre pour tenir la chaire de tactique appliquée d'infanterie. Le général Bonnal, commandant l'Ecole, le juge " sujet d'élite (...) Réunit les qualités de vigueur de caractère, de coup d'œil et d'intelligence, dans la juste proportion désirable chez un futur grand chef ". Son successeur, Foch, juge Pétain aussi élogieusement : " D'une élévation de sentiments, d'une droiture de caractère peu ordinaire, d'une intelligence très nette et très précise, d'une méthode rigoureuse, d'une conscience à toute épreuve, d'un sens tactique très juste et d'une connaissance profonde de son arme (...) développe à l'Ecole un enseignement de premier ordre à tous les points de vue ".

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Promu colonel en 1910, Philippe Pétain suit les études du CHEM (Centre des hautes études militaires) puis enseigne la tactique générale à l'Ecole de cavalerie de Saumur. A la fin de 1912, il prend le commandement du 33e R.I. à Arras, où le sous-lieutenant Charles De Gaulle est affecté à sa sortie de Saint-Cyr. Une estime réciproque s'établit. De Gaulle est noté par Pétain : " Sorti de Saint-Cyr avec le n°13 sur 211, s'affirme, dès le début, comme un officier de réelle valeur qui donne les plus belles espérances pour l'avenir (...) Très intelligent, aime son métier avec passion (...) Digne de tous les éloges ". Quant à De Gaulle, il écrira dans ses Mémoires : " Après Saint-Cyr, je fis au 33e régiment d'infanterie, à Arras, mon apprentissage d'officier. Mon premier colonel, Pétain, me démontra ce que valent le don et l'art de commander ".
En mars 1914, le colonel Pétain prend le commandement par intérim de la 4e brigade à Saint-Omer. C'est à sa tête qu'il est engagé dans le conflit qui éclate le 3 août 1914. Conflit au cours duquel il va gravir tous les échelons du commandement, jusqu'au commandement en chef des armées françaises, couronné par son élévation à la dignité de Maréchal de France.